Ученые открыли новый источник энергии будущего
Ученые из Университета Цзяннань (Китай) выяснили, что лед демонстрирует феномен флексоэлектричества — способность материала вырабатывать электрический ток при деформации. Ранее уже было известно, что столкновения ледников и напряжения внутри ледовых щитов способны производить электроэнергию, но никто еще не предлагал способов эффективно усилить этот эффект до уровня, пригодного для реального применения, пишет Tech Xplore.
В рамках исследования специалисты создавали различные виды льда, используя воду с разными уровнями содержания поваренной соли (NaCl). В итоге удалось получить образцы различных форм, включая конусы, балки и плоские пластины. Для проверки их электрофизических качеств ученые проводили испытание методом трехточечной нагрузки. Замороженный лед располагался на двух опорных точках, на верхнюю поверхность которого оказывалось усилие, деформирующее его.
Эксперимент выявил впечатляющие результаты: образцы с солью демонстрировали до тысячи раз большую выработку электрического заряда при нагрузке, чем чистый лед. Ученые прибегли к помощи электронной микроскопии и рамановской спектрометрии, чтобы изучить внутренние изменения структуры и выявить причины столь значительной разницы. Они установили, что молекулы соли препятствуют полному затвердеванию льда, создавая миниатюрные отверстия, заполненные солевым раствором. Когда лед испытывает нагрузку, возникает давление, которое заставляет жидкость циркулировать по этим отверстиям. Это перемещение солевого раствора сопровождается движением ионов, что, в свою очередь, формирует электрический ток.
«Высокие показатели флексоэлектричества соленого льда делают возможным реальное применение энергии льда и позволяют лучше понять механизмы возникновения электрических явлений в ледовых покровах нашей планеты и океанских мирах, таких как спутник Юпитера Европа и спутник Сатурна Энцелад», — комментируют авторы исследования.
Хотя предложенная технология обладает большими перспективами, она сталкивается с рядом препятствий. Изделия, работающие на основе соленого льда, подвержены износу и утрате до 80% первоначальной энергопроизводительности после большого числа циклов изгиба. Несмотря на многократно увеличенный флексоэлектрический эффект относительно обычного льда, конечная мощность устройств все равно остается меньше, чем у серийных пьезоэлектрических аналогов, так как значительная часть энергии превращается в тепловую потерю. Но если удастся преодолеть эти препятствия и эффективно применять энергию льда, человечество сможет вступить в новую эпоху экологически чистой и надежной энергетики.
Тем временем в Австралии уложили первый асфальт из отходов.
